$$$

 Carul care indica întotdeauna sudul, folosit în China antică pentru orientare fără magnetism

Carele au fost folosite pe câmpul de luptă în China încă din secolul V î.e.n. Erau în principal dispozitive defensive mobile pentru protecția soldaților în timp ce aceștia erau angajați în activități precum săparea de tuneluri sau tranșee.

După aceste modele timpurii, în secolul al III-lea a fost inventat un car revoluționar pentru orientarea armatelor în timpul deplasărilor, care funcționa ca o busolă, dar în loc să arate spre nord, arăta întotdeauna spre sud, indiferent de direcția în care se întorcea atelajul.

Constau dintr-un vehicul cu două roți cu un indicator mobil care arăta întotdeauna spre sud, de obicei sub forma unei figuri umane cu brațul întins. A fost folosit ca busolă pentru navigație, deși este posibil să fi avut și alte utilizări.

Cel mai vechi car chinezesc cunoscut și cel mai bine documentat este cel construit de inginerul Ma Jun, care a trăit între anii 200 și 265, în perioada celor Trei Regate, în timpul domniei lui Wei. Prin urmare, el este creditat cu invenția acestuia, precum și cu cea a războiului de țesut cu fire de mătase.

Carul lui Ma Jun folosea un sistem de busolă direcțională care nu avea ac magnetic, ci funcționa prin utilizarea unor angrenaje diferențiale (aplicarea aceluiași cuplu de torsiune la roțile motoare care se roteau la viteze diferite), deoarece busola cu ac magnetic nu avea să fie descoperită decât peste șapte secole.

La începutul călătoriei, indicatorul era orientat manual spre sud, iar apoi, de fiecare dată când carul se rotea, sistemul de angrenaje avea sarcina de a-l menține orientat corect în raport cu corpul atelajului, pentru a arăta întotdeauna același punt cardinal.

Astfel, mecanismul realiza un fel de navigație direcțională prin estimare, deși era predispus la erori și incertitudini cumulative.

Prin angrenaje intermediare, statueta care indica sudul se rotea cu o viteză proporțională cu vitezele de rotație ale roților de deplasare. Atunci când carul se mișca în linie dreaptă, cele două roți se roteau cu viteză egală și, prin urmare, indicatorul nu se mișca.

Când carul vira la stânga sau la dreapta, roțile se roteau cu viteze diferite, iar diferențialul făcea ca indicatorul de orientare să se rotească, compensând mișcarea de întoarcere a carului.

În perioadele dinastice medievale târzii, carul lui Ma Jun a fost combinat cu un dispozitiv care măsura distanțele. Conform surselor chinezești, se pare că aceste care au fost folosite cu intermitențe până cel puțin în anul 1300.

Câteva texte sugerează că invenția dispozitivului este mult mai veche. Cartea Song, o istorie a dinastiei Liu Song (prima dintre dinastiile sudice din China) scrisă de Shen Yue între 502 și 577, amintește următoarele:

„Carul îndreptat spre sud a fost construit pentru prima dată de ducele Zhou (la începutul primului mileniu î.e.n.) ca mijloc de a conduce spre casă trimișii care veniseră de la o distanță mare de dincolo de granițe. Țara care urma să fie traversată era o câmpie nesfârșită, în care oamenii nu se mai puteau orienta spre est și vest, așa că el (ducele) a pus să se construiască acest vehicul pentru ca ambasadorii să poată distinge nordul și sudul.”

Conform acestui text, Ma Jun nu ar fi făcut decât să construiască o nouă copie, întrucât toate cele anterioare se pierduseră, spre nedumerirea unor cercetători care susțineau că un astfel de dispozitiv nu ar fi putut exista niciodată:

„În statul Wei, (în perioada San Guo) Gaotong Long și Qin Lang erau savanți celebri; ei susțineau că nu există și că povestea era un nonsens. Dar, în timpul perioadei Qing Long (233-237), împăratul Ming Di l-a însărcinat pe savantul Ma Jun să construiască unul, ceea ce i-a reușit. A fost pierdut din nou în timpul tulburărilor care au însoțit instaurarea dinastiei JinShen Yue.” – Cartea Song

Se pare însă că toate aceste care nu funcționau prea bine (erau precise probabil doar pe distanțe scurte), astfel că în timpul călătoriilor angrenajele trebuiau reglate de multe ori.

Asta, până la sfârșitul secolului V, când un inginer pe nume Zi Zu Chongzhi pare să fi reușit să facă unul atât de bun, încât, deși a luat numeroase curbe și a schimbat direcția de mai multe ori, nu a încetat niciodată să arate spre sud.

„Atunci, împăratul Shun Di l-a însărcinat pe Zi Zu Chongzhi să facă unul, iar când a fost terminat, a fost testat de Wang Seng-qian, guvernatorul militar al Tanyangului, și de Liu Hsiu, președintele comisiei de cenzori. Manopera era excelentă și, deși carul se răsucea și se întorcea în sute de direcții, mâna nu a eșuat niciodată în a indica sudul. Mai mult, sub Jin, a apărut și o barcă ce arăta sudul.” – Cartea Song

În orice caz, curbura suprafeței Pământului ar fi făcut ca aceste instrumente să fie destul de inexacte. Pe distanțe scurte, discrepanțele erau mici și lipsite de importanță, dar pe distanțe lungi ar fi funcționat ca busole fără prea multă precizie.

Cu toate acestea, carele chinezești care indicau întotdeauna sudul au apărut cu multe secole înaintea primului angrenaj diferențial înregistrat, creat de Joseph Williamson pentru a corecta ecuația timpului unui ceas care arăta ora locală și ora solară.

În mod surprinzător, este posibil ca și mecanismul de la Antikythera (computerul mecanic din Grecia antică, descoperit e fundul Mediteranei) să fi folosit și angrenaje diferențiale.

Niciun astfel de car nu s-a păstrat, dar replici mai mult sau mai puțin fidele originalelor pot fi văzute la Muzeul de Istorie din Beijing și la Muzeul Național al Palatului din Taipei (Taiwan). În plus, la Ontario Science Centre din Toronto (Canada) sunt expuse două replici funcționale.